BGA616kajiwaratsuyoshiAMP評価基板の製作で設計した回路の製作を行った。今回の基板の削り出しにはガラスエポキシを用いた。製作した基板のウラ面これから、この基板を用いて今回実装したAMPの評価を行う。BGA616kajiwaratsuyoshi今まで使っていたSMA3103では使用帯域で必要な出力が得づらいため、新たなAMP素子の検討をする。今回は、BGA420とBGA616を搭載した評価基板の設計を行った。製作は以下の点を踏まえて行う。今後AMP周辺のパラメータを変更することが考えられるので、素子間に適当な距離をとる。電源はDCジャックから5Vを各々に供給する。サイズはユニバーサル基板のCタイプ程度(50*75mm)にする。基板の四隅に角から縦横2.5mmずつ離して直径3mmの固定用の穴をあける。616はデータシートに示されていなかったので同じ素子が使われているものを参考にした。入出力にはSMAコネクタを使用する。ベタグランド、ティアドロップ配線を行う。配線幅は最小で0.4mm。設計にはKiCADを用いる。今後これを基板加工機で製作を行う。研究準備SMA3103kajiwaratsuyoshiAD9851統一回路の製作でSMAコネクタからの出力にノイズが多くみられたため、SMA3103の周辺の素子を変更することで、必要な周波数帯域での安定した増幅を得られるようにするため、この実験を行った。測定するものは以下の2つである。増幅率の測定では、基本は入力は100mVP-Pとしたが、周波数が10MHz~50MHzのときには増幅したときに出力がひずんでしまうため、ひずまない値まで入力の値を小さくした。回路0回路0は統一回路に組み込んだものと同じで、データシートで示されているもの。回路1回路1は回路0から入出力部のコンデンサを変更したもの。回路2回路2は回路1の状態に電源周りの素子を変更したもの。回路2の周波数特性60MHzでの入出力波形60MHzの入力波形60MHzの出力波形まとめ測定からわかることは回路0では使用周波数帯域でローパスのようになっている。回路1,2はどちらも出力は出ているが、不安定である。回路1より回路2のほうが10dBを超えているものが多く使いやすそうに見える。AD9851統一回路kajiwaratsuyoshi前回、修正した基板の動作確認を行う。操作確認は製作3で行った方法と同じである。BPF周辺を修正した基板そのままでは動作することはなかったが、テスタで確認したところIoutB-GND,REF_CLOCK-GNDでショートしており、それを修正することで動作することを確認できた。動作時のDDSCの周波数は12.8MHz、DDS1の周波数は6MHzとした。動作確認はできたが、SMA出力からの波形を見るとわかるようにノイズが乗っているため、回路の改良を行いノイズ軽減を目指す。AD9851統一回路kajiwaratsuyoshiIoutからの出力をそのままBPFに入れたことで抵抗値が下がり出力がうまく出ていないと考えたため、それを解決できるように回路を修正する。修正後の基板の裏面この基板を使用して再度、動作確認を行う。AD9851統一回路kajiwaratsuyoshi製作した回路が動作しなかったため、AD9851周辺から接続を確認したところIoutとGNDが短絡していることが分かった。テスタで計測したところ抵抗値は4.0Ω程度になっていた。AD9851周辺では短絡しているところは確認できなかった。回路図を確認するとIoutはBPFにつながっているのでその周辺の接続を確認したが短絡しているところはなかった。AD9851を接続していない側のBPFでもIoutとGNDが短絡しており、抵抗値も等しいので、BPFに問題があると考えられる。AD9851のデータシートにはIoutからLPFの両単に200Ωを入れることになっている。これより、出力部の抵抗分が100Ωになっていることわかる。共同研究者が設計したAD9851の回路ではBPF部分がLPFであり、抵抗と並列にインダクタが入っていなかった。私が設計した回路では並列にインダクタが入っているため抵抗値が低くなってしまい出力がうまく出ないと考えられる。今後、これを解決するために出力をそのままアンプに入れ、アンプからの出力をBPFに入れて出力を確認する。AD9851統一回路kajiwaratsuyoshiAD9851統一回路の製作2の状態からジャンパ線、ピンソケット、SMAコネクタの取り付けを行った。これで必要なパーツの取り付けは終了した。正常に動作すれば正弦波を得られるはずだが、得られなかった。次回からは、AD9851周辺の接続から確認していく。AD9851統一回路kajiwaratsuyoshiAD9851統一回路の製作で設計した回路を製作していく。ガラスエポキシを基板加工機(LPKF社製E34)で削りだして、はんだ付けを行う。今後、ジャンパー線、ピンソケット、SMAコネクタの取り付けを行い動作確認を行う。AD9851統一回路kajiwaratsuyoshiDDS制御ユニットを一体化した回路を製作する。製作は以下の点を踏まえて行う。設計はFPGA接続前後で分け分担して行う。自分の担当は接続後の部分。FPGAからDDSへの入力の際のコネクタは13pinのピンヘッダ、DDS1,2からBPF,AMPを経由した出力はSMAコネクタを使用。DDSは表面実装で取り付ける。BPFの帯域幅は100~120MHzとする。このBPFは共同研究者によって以前設計されているものを使用。BPFの製作AMPにはSMA3103を使用。SMA3103について電源はFPGAから5Vを供給。設計にはKiCADを用いて行い、将来的に基板を外注するので両面基盤として設計。配線幅は最小で0.4mm。ベタグランド、スターグランド、ティアドロップ配線を行った。DDS1,2に接続するREFCLOCKは等長配線を行う。詳細は他の記事に示す。基板の四隅に角から縦横2.5mmずつ離して直径3mmのケース固定するための穴をあける。今後、これを基板加工機でテスト製作を行う。等長配線kajiwaratsuyoshi現在設計中の回路において等長配線が必要な箇所があるため、調べてまとめる。ネット上で等長配線について調べてみると、ミアンダ配線を行うとよく見かけた。ミアンダ配線は広いスペースが必要になることと、配線長が長くなり信号品質を低下させるということが分かった。同じ距離での配線はほぼ不可能であることも設計していく中で分かった。同じ距離での配線が不可能なのでどれだけの誤差が許されるかも調べる必要が出てきた。Kicad上ではミアンダ配線による配線長の調整はできるが、それ以外の方法は見つからなかったので、何度も引き直しできるだけ差が少なくなるようにするしかなかった。自分が行った手段を示しておく等長配線したいものを近くに配置する。できるだけ直線でそれらを結ぶ。Kicadの調整したい配線上で右クリックを行い、[ドラッグ(自由角度)]でさらに直線に近くする。調整した配線の中央に元線をつなぎ距離を測る。これを何度か繰り返すことで誤差を小さくする。以上の方法で誤差を0.065mmにすることができた。(画像のREFCLOCK部分)次にこの配線の誤差がどれだけ信号に影響が出るか調べ、伝搬遅延時間を求める近似式を見つけた。基板設計時に役に立つ近似式その近似式を用いて現在作成中の回路での遅延時間を調べたところ、紙フェノール(比誘電率4.64)を用いた場合0.367[ps]、ガラス-エポキシ(比誘電率4.73)を用いると0.370[ps]となった。この遅延時間は信号が30MHzの場合、周期に対する誤差率がそれぞれ1.10E-5[%]、1.11E-5[%]となり、動作に影響が出るほどの遅延ではないと考えられる。現在作成している回路はこの誤差0.065mmの配線で続ける。WordPressツールバーへスキップログイン登録FollowFollow。